8.6. Ремонт аккумуляторных батарей

Кислотные аккумуляторные батареи (32-ТН-450). Элемент кислотной аккумуляторной батареи (АБ) состоит из пластин, разъединенных сепаратором: положительные пластины – из чистого свинца (Рb), а отрицательные – окиси свинца (РbО₂) Для изоляции их устанавливают на деревянные опоры (рис. 8.14).

В

Рис. 8.14. Элемент кислотной аккумуляторной батареи: 1 – положительная пластина; 2 – отрицательная пластина; 3 – сепаратор; 4 – опора; 5 – крышка; 6 – уровень электролита; 7 – корпус элемента

качестве электролита используется водный раствор серной кислоты.

Неисправности: сульфатация пластин, короткое замыкание и саморазрядка. Сульфатация пластин есть отложение на пластинах плотного слоя крупнозернистого сульфата свинца (РbSO₄), который закупоривает поры активной массы пластин, мешает проникновению в них электролита и нарушает течение химических процессов внутри банки. Сульфатация резко повышает внутреннее сопротивление пластин, что вызывает их разбухание и коробление. Причины сульфатации: систематические недозаряды АБ, глубокие разряды, длительное пребывание батареи в разряженном состоянии, загрязнение электролита вредными примесями. Признаки сульфатации: резкие колебания напряжения банки при зарядке АБ, батарея не принимает заряда (при низкой плотности электролита зарядный ток мал); быстрая потеря емкости и снижение напряжения при пуске дизеля. При сульфатации отрицательные пластины покрываются белым кристаллическим налетом, а положительные – принимают ярко-коричневую окраску.

Короткое замыкание пластин. Причины: разрушение сепараторов или образование шлама между пластинами из-за выпадания активной массы пластин. Признаки короткого замыкания: значительное понижение плотности электролита (до 1,15÷1,05 г/см³), резкое падение напряжения при проверке нагрузочной вилкой, в конце зарядки элемент слабо «кипит» или совсем не «кипит». После зарядки напряжение резко падает.

Саморазрядка – это медленная разрядка банки при разомкнутых зажимах. Причины: утечка электролита через трещины банки, загрязнение поверхности банки. Признаки саморязрядки: бурное «кипение» электролита во время разрядки или бездействия АБ.

Требования по уходу за аккумуляторной батареей. Контроль плотности электролита. У нормально зараженной батареи плотность электролита должна быть не менее 1,24÷1,25 г/см³ , зимой – 1,26÷1,27 г/см³ при температуре электролита +30 С. Плотность электролита измеряют ареометром. По величине плотности судят о степени разряженности АБ. Недопустима как высокая, так и низкая плотность. В первом случае происходит более интенсивная сульфатация пластин, во втором – понижение емкости батареи, а в зимнее время возможно замерзание электролита. Разница плотности между отдельными элементами не должна превышать 0,005÷0,01 г/см³. Ее корректируют добавлением дистиллированной воды или электролита плотностью 1,30÷1,32 г/см³ . Эту операцию необходимо проводить при зарядке АБ.

Контроль температуры электролита. Температура электролита измеряется термометром и должна быть в пределах +15 до + 45 С. При температуре менее +15 С затрудняется проникновение электролита в поры активной массы, что вызывает недозарядку и, как следствие, сульфатацию. При температуре более +45 С повышается напряжение конца зарядки, что ведет к перезарядке батареи и к разрушению пластин. Разница температур между отдельными банками не должна превышать 5 С.

Контроль уровня электролита. Нормальный уровень электролита должен быть на 15 мм выше сетки. Измеряется уровень стеклянной трубкой. Если уровень выше нормы, происходит выплескивание электролита, что приводит к саморазряду батареи. При пониженном уровне происходит оголение пластин, их окисление и, как результат, – сульфатация.

Измерение напряжения батареи. Работоспособность АБ или отдельного элемента характеризуется способностью поддерживать постоянное напряжение на зажимах при значительных нагрузках во внешней цепи. Поэтому напряжение АБ на тепловозе измеряют при нагрузке: включенных прожекторе и маслопрокачивающем насосе. Если при этом напряжение будет в пределах 62÷64 В, то АБ считается работоспособной. Напряжение элемента измеряют нагрузочной вилкой. Элемент считается исправным, если его напряжение будет в пределах 1,8÷2,4 В. Резкое падение напряжения в первые секунды измерения свидетельствует о повышенном внутреннем сопротивлении батареи, вызванном глубокой сульфатацией или коротким замыканием пластин. Нельзя длительное время держать вилку во включенном положении, так как произойдет глубокая разрядка элемента из-за протекания через сопротивление вилки тока большой величины. Разница в напряжении отдельных элементов АБ допускается не более 0,1 В.

Измерение сопротивления изоляции. Батарея должна быть достаточно хорошо изолирована от корпуса тепловоза, чтобы не происходило утечки тока. Сопротивление изоляции измеряют мегаомметром U = 500 В или с помощью вольтметра (рис. 8.15).

В

Рис. 8.15. Схема подключения вольтметра к АБ

торой метод значительно точнее и производится следующим образом: при полностью отключенной нагрузке измеряют напряжение на зажимах АБ между положительным зажимом и землей и между отрицательным зажимом и землей. Используя полученные значения напряжений, вычисляют сопротивление изоляции АБ, Ом, по формуле

R_АБ = R_V {(U / (U₁ + U₂ ) – 1}, (8.5)

где R_V – внутреннее сопротивление вольтметра, Ом; U – напряжение между зажимами, В; U₁ и U₂ – напряжения между «плюсом» и землей и между «минусом» и землей.

Минимальное сопротивление изоляции АБ при выпуске из ТР-3 должно быть не менее 25 кОм.

Режим зарядки и разрядки АБ. Наиболее интенсивно батарея разряжается в момент пуска дизеля: при прокачке масла рабочей температуры ток разрядки равен I_Р = 500÷800 А, при прокачке холодного масла I_Р = 1000 А, при пуске дизеля I_Р = 1700÷2100 А. Пуск холодного дизеля или повторные пуски через короткие интервалы (менее 2 мин) приводят к резким разрядам, губительным для АБ. В этом случае происходит интенсивная сульфатация, коробление и выпадание активной массы и, как следствие, короткое замыкание пластин. Объясняется это тем, что при быстрой разрядке химические процессы протекают только на поверхности пластин, и более глубокие слои активной массы в работе не участвуют. Не менее опасна и систематическая недозарядка батареи. Она происходит при нарушении регулировки бесконтактного регулятора напряжения (БРН) и когда между пусками дизеля не выдерживают необходимый интервал (15÷20 мин) для зарядки. Так же опасно длительное нахождение АБ в бездействующем состоянии (более 2 суток).

Восстановительная подзарядка. Практикой установлено, что для ликвидации неглубоких слоев сульфатации необходимо проводить на ТР-1, при простое более 2 суток восстановительную подзарядку от стационарного источника. Порядок подзарядки:

– зарядка током I_З = 45 А до напряжения в элементах 2,3÷2,4 В;

– выдержка в течение 1÷2 ч в бездействующем состоянии;

– зарядка током I_З = 20 А в течение 1 ч;

– выдержка в течение 1÷2 ч в бездействующем состоянии;

– зарядка током 20 А и выдержка в бездействующем состоянии повторяются до тех пор, пока после включения не будет наблюдаться бурное «кипение» электролита (т. е. до конца зарядки).

Лечебная перезарядка. Для устранения сульфатации в глубоких слоях пластин через 5÷6 месяцев эксплуатации на ТР-2, ТР-3 выполняют лечебную перезарядку АБ, предварительно установив ее в аккумуляторное отделение депо. Порядок перезарядки:

– зарядка током I_З = 35 А до конца зарядки (когда U_Б и плотность электролита постоянны в течение 1 ч);

– разрядка током I_Р = 45 А до напряжения 1,8 В в 1÷2 элементах. При этом определяют емкость АБ: Е = I_Р Т_Р. Емкость при ТР-2 и ТР-3 должна быть не менее 70 %;

– зарядка током I_З = 65 А до напряжения 2,3 В в 80% элементах;

– зарядка током I_З = 35 А до конца зарядки.

Щелочные аккумуляторные батареи (46 ТПЖН-450 или 46 ТПКН-450).

Щелочные АБ могут быть железоникевые или кадмиево-никелевые. Положительные пластины изготовлены из окисла никеля, а отрицательные – из губчатого железа или губчатого кадмия. Электролит – раствор едкого кали в дистиллированной воде. Особенностью щелочных АБ является то, что концентрация раствора едкого кали при разрядке постоянна. Поэтому напряжение почти не зависит от плотности электролита и определяется степенью окисления активной массы. При зарядке на положительных пластинах образуются окислы никеля, на отрицательных – восстанавливается губчатое железо (кадмий), а при разряде окислы никеля переходят в гидрат окиси железа. Полностью заряженный элемент имеет напряжение 1,45 В. Преимущества щелочных АБ перед кислотными АБ:

– не применяется дефицитный свинец;

– меньшая скорость саморазрядки;

– большая механическая прочность;

– меньшая чувствительность к перезарядке и недозарядке;

– больший срок службы (10 лет, вместо 2÷3 лет).

Недостатки щелочных АБ:

• низкий кпд по энергии – 55÷60 %;

• больший вес.

Неисправности щелочной АБ. Основной неисправностью щелочной АБ является потеря емкости. Причинами этого являются накопление углекислых солей в электролите в процессе эксплуатации или хранения; длительная работа при пониженном уровне электролита; систематический недозаряд; зарядка при высокой температуре; загрязнение электролита вредными примесями; повышенный саморазряд и короткое замыкание внутри элемента.

Требования по уходу за аккумуляторной батареей. Уровень электролита должен быть 40÷60 мм выше сетки. Нормальная плотность электролита 1,19÷1,21 г/см³. Нормальное напряжение на клеммах элемента 1,65÷1,70 В, минимальное – 1,2 В. В зимнее время АБ уплотняют, так как кпд заряда при пониженных температурах ниже, чем при нормальных. В зимнее время ежемесячно, а летом – один раз в три месяца электролит берется на анализ на содержание карбонатов.

Порядок замены электролита. Восстановление емкости АБ почти во всех случаях требует смены электролита, вызываемой в основном загрязнениями его карбонатами или сменой времен года. Если количество карбонатов не превышает 17 г /л, допускается частичная замена электролита, если превышает – полная замена.

Технология замены электролита:

– разрядить АБ током 110 А до напряжения 1,0 В в 4 элементах;

– слить электролит;

– залить теплую дистиллированную воду и отстоять 1÷2 ч (операцию повторить дважды);

– залить электролит плотностью 1,21÷1,23 г/см³ и дать выдержку в течение 6÷12 ч;

– провести лечебно-тренировочный цикл: I_З = 150 А, Т = 12 ч; I_Р = 110 А, до U_Э = 1,0 В в 4 элементах; I_З = 150 А, Т = 6 ч (для снятия контрольной емкости); I_Р = 110 А до U_Э = 1,0 В; I_З = 150 А, Т = 12 ч;

– провести корректировку плотности и уровня электролита.

На ТО-3 и ТР-1 проводится восстановительная подзарядка АБ током I_З = 150 А, Т = 2÷5 ч.

Вопросы для самопроверки

1. Как оценивается сопротивление изоляции?

2. Каким способом оценивается влажность изоляции?

3. Как измеряется прочность изоляции?

4. В чем заключается проверка обмотки якоря методом падения напряжения?

6. В чем заключается проверка обмотки якоря импульсной установкой?

7. Какие моющие средства не снижают сопротивления изоляции?

8. Какова цель пропитки изоляции?

9. В чем преимущества ультразвуковой пропитки?

10. Чем можно повысить надежность изоляции во влажные периоды года?

11. Перечислите требования на сушку изоляции.

12. Как устраняются износ и биение коллектора?

13. Чему подвергают коллектор перед обточкой?

14. Назовите основные причины сульфатации пластин АБ.

15. Как определяется плотность электролита АБ?

16. Как измеряется сопротивление изоляции АБ с помощью вольтметра?

17. При каких режимах производится сушка ТЭД на ремонтном стойле?

18. Назовите режимы сушки ТГ от постороннего источника.

19. Какие неисправности возникают на поверхности коллектора?

20. Какова технология подзарядки АБ?

21. Какова технология лечебной перезарядки АБ?

 Рекомендуемая литература [1, 5, 6, 7, 14].

Лекция 9. КОМПЛЕКТОВАНИЕ сборочной единицы

План лекции:

1. Подшипники коленчатого вала.

2. шатунно-поршневая группа дизеля.

3. узлы колесно-моторного блока.

4. узлы тележки.